DE10053097A1 - Exhaust gas catalyst arrangement used for IC engine has bypass line with open end side directed onto middle section of downstream end side of catalyst carrier - Google Patents

Exhaust gas catalyst arrangement used for IC engine has bypass line with open end side directed onto middle section of downstream end side of catalyst carrier

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Abstract

An exhaust gas catalyst arrangement comprises a catalyst carrier (1) arranged in a housing (4); an exhaust gas removal line (9) connected downstream of the housing; a shut-off device (10) for opening and closing the shut-off device; and a bypass line (19) arranged downstream of the carrier. The open end side (18) of the bypass line is directed onto a middle section of the downstream end side (17) of the carrier. An Independent claim is also included for a process for operating an exhaust gas catalyst. Preferred Features: The bypass line opens into the exhaust gas removal line downstream of the shut-off device. A further shut-off device for opening and closing the bypass line is provided in the bypass line.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskatalysator und ein Verfahren zum Betreiben des Abgaskatalysators.The present invention relates to an exhaust gas catalytic converter and a method for operating the catalytic converter.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Abgaskatalysator, der die Abgase eines Verbrennungmotors unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors reinigen bzw. konvertieren kann. Damit ein Abgaskatalysator wirksam Schadstoffe umwandeln kann, benötigt er eine gewisse Minimaltemperatur, die sog.In particular, the invention relates to an exhaust gas catalytic converter, the exhaust gases of an internal combustion engine immediately after Start of the internal combustion engine can clean or convert. So that an exhaust gas catalytic converter can effectively convert pollutants, he needs a certain minimum temperature, the so-called

Anspringtemperatur. Insbesondere in der Startphase eines Verbrennungsmotors vergeht eine gewisse Zeit bis der Katalysator durch die Abgase erwärmt und auf die Anspringtemperatur gebracht wird. Diese Zeitdauer sollte möglichst kurz sein und im Idealfall gegen Null gehen, damit möglichst wenig Abgas den Abgaskatalysator ungereinigt verläßt.Off temperature. Especially in the starting phase of a Internal combustion engine passes a certain time until the Catalyst heated by the exhaust gases and on the Starting temperature is brought. That period should be as short as possible and ideally go to zero so that as little exhaust gas as possible, the exhaust gas catalyst unpurified leaves.

Um dieses Problem zu lösen, ist beispielsweise vorgeschlagen worden, den Abgaskatalysator mit einer Fremdheizung zu versehen.To solve this problem, for example, is proposed been to the catalytic converter with an external heater Mistake.

Die DE 42 22 164 C2 zeigt weiterhin einen Abgaskatalysator, dessen Gaseintrittsfläche mittels eines verstellbaren Schiebers derart verändert werden kann, daß in der Startphase des Verbrennungsmotors nur ein kleiner Querschnitt des Katalysatorträgers durchströmt wird. Auf diese Weise kann der verringerte Bereich des Katalysatorträgers relativ schnell auf die erforderliche Anspringtemperatur gebracht werden, wobei der durch den Schieber abgedeckte Teil kalt bleibt, bzw. nur durch Wärmeleitung vom durchströmten zum nicht durchströmten Katalysatorträger erwärmt wird.DE 42 22 164 C2 also shows an exhaust gas catalytic converter, whose gas entry surface by means of an adjustable Slider can be changed so that in the start phase  of the internal combustion engine only a small cross section of the Is flowed through the catalyst carrier. In this way, the reduced area of the catalyst carrier relatively quickly the required light-off temperature are brought, whereby the part covered by the slide remains cold, or only due to heat conduction from the flow through to the flow through Catalyst carrier is heated.

Weiterhin zeigt die DE 36 29 945 A1 einen mit einem Katalysatorträger versehenen Abgaskatalysator, der eine in der stromabseitigen Abfuhrrohrleitung vorgesehene Absperrklappe hat. Eine Umgehungsrohrleitung ist mit einem mittleren Abschnitt der stromabseitigen Endfläche des Katalysatorträgers verbunden. Wird in der Warmlaufphase die Absperrklappe geschlossen, so kann das Abgas ausschließlich durch den Teil des Katalysatorträgers strömen, der mit der Umgehungsleitung verbunden ist. Der verbleibende Teil des Katalysatorträgers bleibt kalt, bzw. wird nur durch Leitung von Wärme aus dem durchströmten Teil mit erwärmt.Furthermore, DE 36 29 945 A1 shows one with a Catalytic converter provided exhaust gas catalyst, which is one in the Butterfly valve provided on the downstream discharge pipe Has. A bypass pipeline is with a medium one Section of the downstream end surface of the catalyst carrier connected. In the warm-up phase, the butterfly valve closed, the exhaust gas can only pass through the part of the catalyst carrier that flow with the bypass line connected is. The remaining part of the catalyst carrier remains cold, or is only by conduction of heat from the flowed part heated with.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, daß im Grenzbereich zwischen durchströmtem und nicht durchströmtem Katalysatorträger hohe Wärmespannungen auftreten, da in der Warmlaufphase der durchströmte Katalysatorträger sehr schnell die Betriebstemperatur erreicht, wobei der übrige Teil des Katalysatorträgers noch kalt ist. Dieser Umstand kann zu Rißbildung im Katalysatorträger und damit zu dessen Zerstörung führen.A disadvantage of this prior art is that in Border area between the flowed through and not flowed through High thermal stresses occur in the catalyst carrier, because in the Warm-up phase of the flow through the catalyst carrier very quickly reaches operating temperature, with the remainder of the Catalyst carrier is still cold. This fact can be too Cracking in the catalyst carrier and thus its destruction to lead.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskatalysator für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, der unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors die Schadstoffe umwandle kann, wobei der Abgaskatalysator eine lange Lebensdauer hat und flexibel einsetzbar ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben dieses Abgaskatalysators zur Verfügung zu stellen.The present invention is therefore based on the object an exhaust gas catalytic converter for an internal combustion engine To be made available immediately after the start of the Internal combustion engine can convert the pollutants, the Exhaust gas catalytic converter has a long service life and is flexible can be used. Furthermore, it is a task a procedure  to operate this catalytic converter put.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Abgaskatalysator mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben des Abgaskatalysators nach Anspruch 14.This problem is solved by an exhaust gas catalytic converter with the Features of claim 1 and by a method for Operating the catalytic converter according to claim 14.

Indem das mit einem vorbestimmten Durchmesser versehene Umgehungsrohr unter einem vorbestimmten Abstand a auf einen mittleren Abschnitt der stromabseitigen Endseite des Katalysatorträgers gerichtet ist, kann in der Warmlaufphase, also bei geschlossener Absperreinrichtung, die Verteilung der Durchströmung des Katalysatorträgers über den Querschnitt des Katalysatorträgers und damit die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Katalysatorträgers derart vorbestimmt werden, daß die Durchströmung im mittleren Abschnitt maximal ist und zum Rand des Katalysatorträgers hin stetig abnimmt. Damit wird im mittleren Abschnitt des Katalysatorträgers sehr schnell die Anspringtemperatur des Katalysators erreicht, wobei vom mittleren Abschnitt zum Randbereich des Katalysatorträgers hin die Temperatur während der Startphase kontinuierlich abnimmt.By providing the one with a predetermined diameter Bypass pipe at a predetermined distance a to one middle section of the downstream end side of the Is directed in the warm-up phase, So when the shut-off device is closed, the distribution of the Flow through the catalyst carrier over the cross section of the Catalyst carrier and thus the temperature distribution over the Cross-section of the catalyst carrier can be predetermined in such a way that the flow in the middle section is maximum and decreases steadily towards the edge of the catalyst carrier. So that will in the middle section of the catalyst carrier very quickly Starting temperature of the catalyst reached, with the middle section to the edge area of the catalyst carrier the temperature decreases continuously during the starting phase.

Bei der Warmlaufphase also bei geschlossenem Absperrorgan, ist die Grenze zwischen dem durchströmten Bereich und dem nicht durchströmten Bereich des Katalysatorträgers fließend. D. h., es wird ein Temperatursprung und damit das Entstehen von Spitzenspannungen in diesem Grenzbereich während der Warmlaufphase vermieden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Katalysatoranordnung auswirkt.During the warm-up phase with the shut-off device closed the boundary between the area flowed through and that not flowing area of the catalyst carrier. That is, it becomes a jump in temperature and thus the emergence of Peak voltages in this limit area during the Warm-up phase avoided, which has a positive effect on the service life the catalyst arrangement affects.

Die Verteilung der Durchströmung über den Querschnitt des Katalysatorträgers kann dabei auf einfache Weise über den Abstand "a" und den Durchmesser der Umgehungsrohrleitung eingestellt werden. Durch die Vorwahl dieser zwei Parameter kann auch eine einfache Anpassung an verschiedene Gegebenheiten wie unterschiedliche Verbrennungsmotoren vorgenommen werden, wobei ein flexibler Einsatz der Katalysatoranordnung auf einfache Weise möglich ist.The distribution of the flow over the cross section of the Catalyst support can be easily over the Distance "a" and the diameter of the bypass pipe can be set. By preselecting these two parameters can also easily adapt to different  Conditions like different internal combustion engines be made, with a flexible use of Catalyst arrangement is possible in a simple manner.

Weiterhin ist diese Katalysatoranordnung auch dann sehr wirksam, wenn der Abgaskatalysator fern vom Verbrennungsmotor angeordnet wird. Das beeinflußt die Alterung des Abgaskatalysators positiv, so daß eine längere Lebensdauer erreichbar ist.Furthermore, this catalyst arrangement is also very good effective when the catalytic converter is remote from the internal combustion engine is arranged. This affects the aging of the Exhaust gas catalyst positive, so that a longer life is achievable.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung mündet die Umgehungsrohrleitung derart stromab der Absperreinrichtung in die Abfuhrrohrleitung, daß die Absperreinrichtung in offener Stellung für die Abfuhrrohrleitung das offene Ende der Umgehungsrohrleitung verschließt. Damit kann bei betriebs­ warmem Abgaskatalysator die Durchströmung des mittleren Abschnitts des Katalysatorträgers verringert werden. Diese ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, wie in einer Ausführung dargestellt ist, dieser mittlere Abschnitt gesondert für das Startverhalten ausgelegt ist, indem er mit dünnwandigen Zellen versehen und/oder mit einem speziellen, bei niedrigen Temperaturen anspringenden Katalysatormaterial beschichtet ist, um nach dem Start schnell die Anspringtemperatur zu erreichen.In a particularly advantageous embodiment, the Bypass pipeline such downstream of the shut-off device in the discharge pipe that the shut-off device in the open Position for the discharge pipe the open end of the Bypass pipe closes. This can be used during operation warm catalytic converter the flow of the middle Section of the catalyst carrier can be reduced. This is particularly advantageous if, as in an embodiment is shown, this middle section separately for the Starting behavior is designed by using thin-walled cells provided and / or with a special, at low Temperatures rising catalyst material coated is to quickly increase the light-off temperature after the start to reach.

Ähnliches kann erreicht werden, wenn in einer vorteilhaften Ausführung in der Umgehungsrohrleitung eine weitere Absperreinrichtung vorgesehen ist.Similar things can be achieved if in an advantageous Execution in the bypass pipe another Shut-off device is provided.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Katalysatorträger stromaufseitig in Verlängerung der Mittellinie der Umgehungsleitung mit einem zusätzlichen Katalysatorträger versehen, der bevorzugt für ein schnelles Erreichen der Anspringtemperatur ausgelegt ist. Weiterhin kann ein zusätzliches Rohr in der Zufuhrrohrleitung angebracht sein, das sich bis unmittelbar vor die Eintrittsfläche des Katalysatorträgers erstreckt und dessen Mittellinie in Verlängerung der Mittellinie der Umgehungsrohrleitung liegt und dessen Durchmesser auf den Durchmesser der Umgehungs­ rohrleitung abgestimmt ist. Durch diese Maßnahmen kann motornahes und damit sehr heißes Abgas aus dem Gesamtab­ gasstrom abgegriffen werden und dem mittleren Abschnitt des Katalysatorträgers zugeführt werden, so daß die Anspring­ temperatur schnell erreicht wird.In a particularly advantageous embodiment, the Catalyst carrier upstream in extension of the Center line of the bypass line with an additional one Provided catalyst carrier, which is preferred for a quick Reaching the light-off temperature is designed. Furthermore can an additional pipe is attached to the supply pipe  be up to immediately in front of the entrance area of the Catalyst carrier extends and its center line in Extension of the center line of the bypass pipeline lies and its diameter to the diameter of the bypass pipeline is matched. Through these measures Exhaust gas close to the engine and therefore very hot from the total gas flow can be tapped and the middle section of the Catalyst carrier are supplied so that the light temperature is reached quickly.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein zusätzlicher Katalysatorträger im zusätzlichen Rohr bevorzugt nahe zum Verbrennungsmotor untergebracht, wobei der zusätzliche Katalysatorträger und/oder ein auf dem zusätzlichen Katalysatorträger vorgesehenes Katalysatormaterial für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt ist.In a particularly advantageous embodiment, a additional catalyst support in the additional tube preferred housed close to the internal combustion engine, the additional catalyst support and / or one on the additional catalyst carrier provided Catalyst material for a quick start after Start of the internal combustion engine is designed.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims defined.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, wobei:A preferred embodiment is described below Reference to the attached drawing described in more detail, where:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Abgaskatalysator, wobei sich eine stromabseitige Absperreinrichtung in geschlossenem Zusand befindet; Fig. 1 is a sectional view through the catalytic converter according to the invention, with a downstream shut-off device is in closed condition;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch den Abgaskatalysator nach Fig. 1, wobei sich die Absperreinrichtung in geöffnetem Zustand befindet; FIG. 2 is a sectional view through the catalytic converter according to FIG. 1, the shut-off device being in the open state;

Fig. 3a und 3b zeigen eine besondere Anordnung der Absperreinrichtung in zwei unterschiedlichen Stellungen; FIGS. 3a and 3b show a particular arrangement of the shut-off device in two different positions;

Fig. 4 und 5 zeigen Abwandlungen des Abgaskatalysators nach Fig. 1; FIGS. 4 and 5 show modifications of the catalytic converter of FIG. 1;

Fig. 6 bis 8 zeigen weitere Abwandlungen des Abgaskatalysa­ tors, bei dem innerhalb der Zufuhrrohrleitung ein zusätzliches Rohr vorgesehen ist. FIGS. 6 to 8 show further modifications of the Abgaskatalysa tors, an additional tube is provided in the inside of the supply pipe.

Nach Fig. 1 und 2 hat ein Abgaskatalysator einen zylindrischen Katalysatorträger 1 bzw. Monolithen, der bevorzugt wabenartig aufgebaut ist, wobei sich dessen Waben 2 längs zur Mittellinie 3 des Katalysatorträgers 1 erstrecken und auch längs zu dieser Mittellinie 3 vom Abgas durchströmt werden. Der Katalysatorträger 1 ist mit einem Katalysatormaterial beschichtet, das in der Lage ist, nach Erreichen der Anspringtemperatur im Abgas befindliche Schadstoffe umzuwandeln. Der Katalysatorträger 1 ist in einem Gehäuse 4 untergebracht, das einen zylindrischen Abschnitt 5 zur Aufnahme des Katalysatorträgers 1, einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Zufuhrtrichter 6 und einen sich in Strömungsrichtung verengenden Abfuhrtrichter 7 hat. Der Zufuhrtrichter 6 ist mit einer Zuhfuhrrohrleitung 8 verbunden, wobei die Zufuhrrohrleitung 8 wiederum am Abgasauslaß eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) befestigt ist. Der Abfuhrtrichter 7 ist mit einer Abfuhrrohrleitung 9 verbunden, in der eine Absperreinrichtung 10 angebracht ist, mit der die Abfuhrrohrleitung 9 über eine Stelleinrichtung (nicht dargestellt) geschlossen und geöffnet werden kann. Die Zufuhrrohrleitung 8 hat einen geraden 11 und eine gekrümmten Abschnitt 12. Der gerade Abschnitt 11 der Zufuhrrohrleitung 8, der Zufuhrtrichter 6, der zylindrische Abschnitt 5 des Gehäuses 4, der Abfuhrtrichter 7 und die Abfuhrrohrleitung 9 sind bevorzugt rotationssymmetrisch zueinander und haben als gemeinsame Mittellinie die Mittellinie 3 des Katalysatorträgers 1. Der Katalysatorträger 1 wird, wie der Pfeil 13 zeigt, von der Zufuhrrohrleitung 6 zur Abfuhrrohrleitung 9 hin durchströmt.According to Fig. 1 and 2, a catalytic converter, said at its honeycomb 2 along the center line 3 extending a cylindrical catalyst carrier 1 or monolith which is preferably constructed like a honeycomb of the catalyst support 1 and are also longitudinally flows through this center line 3 from exhaust. The catalyst carrier 1 is coated with a catalyst material which is capable of converting pollutants in the exhaust gas after the light-off temperature has been reached. The catalyst carrier 1 is accommodated in a housing 4 which has a cylindrical section 5 for receiving the catalyst carrier 1 , a feed funnel 6 which widens in the flow direction and a discharge funnel 7 which narrows in the flow direction. The supply funnel 6 is connected to a supply pipeline 8 , the supply pipeline 8 in turn being fastened to the exhaust gas outlet of an internal combustion engine (not shown). The discharge funnel 7 is connected to a discharge pipeline 9 in which a shut-off device 10 is attached, with which the discharge pipeline 9 can be closed and opened via an adjusting device (not shown). The feed pipe 8 has a straight section 11 and a curved section 12 . The straight section 11 of the feed pipe 8 , the feed funnel 6 , the cylindrical section 5 of the housing 4 , the discharge funnel 7 and the discharge pipe 9 are preferably rotationally symmetrical to one another and have the center line 3 of the catalyst carrier 1 as a common center line. The catalyst carrier 1 , as the arrow 13 shows, flows through from the feed pipe 6 to the discharge pipe 9 .

In der vorliegenden Ausführung ist die Absperreinrichtung 10 als eine scheibenartige Klappe 14 ausgebildet, die auf einer rechtwinklig zur Mittellinie 3 verlaufenden Achse 15 drehbar gelagert ist.In the present embodiment, the shut-off device 10 is designed as a disk-like flap 14 which is rotatably mounted on an axis 15 running at right angles to the center line 3 .

Gegenüber einem mittleren Abschnitt 16 der stromabseitigen Endseite 17 des Katalysatorträgers 1 ist unter einem Abstand a die offene Endseite 18 einer Umgehungsrohrleitung 19 angeordnet. Die Umgehungsrohrleitung 19 wird vor der Absperreinrichtung 10 aus dem Gehäuse 4, bevorzugt im Bereich des Abfuhrtrichters 7 heraus geführt und mündet nach der Absperreinrichtung 10 wieder in die Abfuhrrohrleitung 9. Der Durchmesser d1 der Umgehungsrohrleitung 19 ist kleiner als der Durchmesser d2 der Abfuhrrohrleitung 8, die wiederum bevorzugt den gleichen Durchmesser d3 wie die Zuhfuhrrohrleitung 8 hat. Bevorzugt beträgt der Durchmesser d1 der Umgehungsrohrleitung 19 1/2 bis 1/4 des Durchmessers d2 der Abfuhrrohrleitung 9. In der Umgehungsrohrleitung 19 kann eine zusätzliche Absperreinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein, die ähnlich zur drehbaren Klappe 14 ausgebildet ist.Opposite a central section 16 of the downstream end side 17 of the catalyst carrier 1 , the open end side 18 of a bypass pipeline 19 is arranged at a distance a. The bypass piping 19 is in front of the shut-off device 10 from the casing 4, preferably in the area of the discharge hopper 7 guided out and opens after the shut-off device 10 back into the discharge pipe. 9 The diameter d1 of the bypass pipeline 19 is smaller than the diameter d2 of the discharge pipeline 8 , which in turn preferably has the same diameter d3 as the supply pipeline 8 . The diameter d1 of the bypass pipeline is preferably 19 1/2 to 1/4 of the diameter d2 of the discharge pipeline 9 . An additional shut-off device (not shown) can be arranged in the bypass pipeline 19 , which is similar to the rotatable flap 14 .

Damit über die Oberfläche der Zufuhrrohrleitung 8 möglichst wenig Wärme vom Abgas an die Umgebung abgegeben wird, ist die Außenfläche der Zufuhrrohrleitung 8 bevorzugt mit einer wärmeisolierenden Isolationsschicht (nicht dargestellt) versehen.So that as little heat as possible is released from the exhaust gas to the environment via the surface of the feed pipe 8 , the outer surface of the feed pipe 8 is preferably provided with a heat-insulating insulation layer (not shown).

Beim Starten des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) wird die Abfuhrrohrleitung 9 durch die Absperreinrichtung 10 verschlossen. Das gesamte Abgas muß nun, nachdem es den Katalysatorträger 1 durchströmt hat, über die offene Endseite 18 der Umgehungsrohrleitung 19 abströmen. Da der Katalysatorträger 1 in diesem Zustand im Bereich der auf den Katalysatorträger 1 gerichteten Endseite 18 der Umgehungsrohrleitung 19 am wenigsten Strömungswiderstand aufweist, strömt in diesem mittleren Abschnitt 16 das Abgas hauptsächlich durch den Katalysatorträger 1. Die Strömungsverteilung und damit auch die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Katalysatorträgers 1 nimmt von der Mittellinie 3 zum Randbereich stetig ab. Die effektive Verteilung der Strömung und damit auch die Verteilung der Temperatur über den Querschnitt des Katalysatortägers 1 kann über die Wahl des Abstands a und über den Durchmesser d1 der Umgehungsrohrleitung 19 eingestellt werden. Bevorzugt werden diese Einflußgrößen derart aufeinander abgestimmt, daß eine gausssche Verteilung der Strömung über den Querschnitt erzielt wird. Auf diese Weise erreicht der mittlere Abschnitt des Katalysatorträgers 1 sehr schnell nach dem Starten des Verbrennungsmotors die Anspringtemperatur des Katalysatormaterials und ist somit in der Lage die im Abgas befindlichen Schadstoffe sehr schnell nach dem Starten des Verbrennungsmotors umzuwandeln.When the internal combustion engine is started (not shown), the discharge pipeline 9 is closed by the shut-off device 10 . After it has flowed through the catalyst carrier 1 , the entire exhaust gas must now flow out via the open end side 18 of the bypass pipeline 19 . Since the catalyst carrier 1 in this state has the least flow resistance in the region of the end side 18 of the bypass pipe 19 directed towards the catalyst carrier 1 , the exhaust gas flows mainly through the catalyst carrier 1 in this central section 16 . The flow distribution and thus also the temperature distribution over the cross section of the catalyst carrier 1 steadily decreases from the center line 3 to the edge region. The effective distribution of the flow and thus also the distribution of the temperature over the cross section of the catalyst carrier 1 can be set via the choice of the distance a and the diameter d1 of the bypass pipeline 19 . These influencing variables are preferably coordinated with one another in such a way that a Gaussian distribution of the flow over the cross section is achieved. In this way, the middle section of the catalyst carrier 1 reaches the light-off temperature of the catalyst material very quickly after starting the internal combustion engine and is therefore able to convert the pollutants in the exhaust gas very quickly after starting the internal combustion engine.

Wird im Laufe der Zeit der mittlere Abschnitt 16 des Katalysatorträgers 1, der bereits die Anspringtemperatur hat, immer größer, so kann die Absperreinrichtung 10 sukzessive geöffnet weder, so daß sich immer mehr eine gleichmäßigere Durchströmung und damit Temperaturverteilung über den Querschnitt des Katalysatorträgers 1 einstellt, bis der gesamte Katalysatorträger 1 die Anspringtemperatur erreicht, wobei die Absperreinrichtung 10 dann vollständig geöffnet ist. Die Absperreinrichtung 10 kann jedoch auch in Abhängigkeit der Last gesteuert werde, so daß bei steigender Last des Verbrennungsmotors und damit einem ansteigenden Abgasstrom die Absperreinrichtung 10 sukzessive geöffnet wird. If in the course of time the middle section 16 of the catalyst carrier 1 , which already has the light-off temperature, becomes ever larger, the shut-off device 10 can neither be opened successively, so that a more uniform flow and thus temperature distribution over the cross section of the catalyst carrier 1 are established, until the entire catalyst carrier 1 reaches the light-off temperature, the shut-off device 10 then being fully open. The shut-off device 10 can, however, also be controlled as a function of the load, so that the shut-off device 10 is opened successively with increasing load on the internal combustion engine and thus an increasing exhaust gas flow.

Nach Erreichen der Anspringtemperatur im gesamten Katalysatorträger 1 und damit bei geöffneter Absperreinrichtung 10 kann die in der Umgehungsrohrleitung 19 angeordnete zusätzliche Absperreinrichtung (nicht dargestellt) geschlossen werden. Damit kann eine Verteilung der Strömung mehr zu den Randbereichen des Katalysatorträgers 1 erzielt werden, wobei der mittlere Abschnitt 16 des Katalysatorträgers 1 entlastet wird.After reaching the light-off temperature in the entire catalyst carrier 1 and thus with the shut-off device 10 open, the additional shut-off device (not shown) arranged in the bypass pipe 19 can be closed. A distribution of the flow more to the edge regions of the catalyst carrier 1 can thus be achieved, the central section 16 of the catalyst carrier 1 being relieved.

Nach Fig. 3a und 3b ist eine besonders vorteilhafte Anordnung der anderen Endseite 20 der Umgehungsrohrleitung 19 bezüglich der als Absperreinrichtung 10 ausgebildeten Klappe 14 dargestellt. Unmittelbar nach der Achse 15 der Klappe 14 mündet die andere Endseite 20 parallel zur Längserstreckung der Abfuhrrohrleitung 9 und auf der Höhe der Achse 15 der Klappe 14. Verschließt die Klappe 14, wie in Fig. 3a dargestellt ist, die Abfuhrrohrleitung 9, so ist die Umgehungsrohrleitung 19 geöffnet. Ist die Klappe 14 parallel zur Abfuhrrohrleitung 9 ausgerichtet und damit die Abfuhrrohrleitung 9 geöffnet, so ist in dieser Stellung der Klappe 14 die Umgehungsrohrleitung 19 verschlossen. Wird die Klappe 14 von der Stellung gemäß Fig. 3a mit größer werdendem Bereich des Katalysatorträgers 1, der die Anspringtemperatur bereits erreicht hat, stetig in die Stellung gemäß Fig. 3b umgestellt, so kann die Strömungsverteilung über den Querschnitt des Katalysatorträgers 1 vom mittleren Abschnitt des Katalysatorträgers 1 (Fig. 3a) zu den Randbereichen des Katalysatorträgers 1 (Fig. 3b) umgestellt werden.According to FIG. 3a and 3b, a particularly advantageous arrangement the other end side 20 of the bypass piping 19 with respect to the flap 14 designed as a shut-off device 10 is shown. Immediately after the axis 15 of the flap 14 , the other end side 20 opens parallel to the longitudinal extent of the discharge pipeline 9 and at the level of the axis 15 of the flap 14 . If the flap 14 closes the discharge pipeline 9 , as shown in FIG. 3a, the bypass pipeline 19 is open. If the flap 14 is aligned parallel to the discharge pipeline 9 and thus the discharge pipeline 9 is open, the bypass pipeline 19 is closed in this position of the flap 14 . If the flap 14 is continuously changed from the position according to FIG. 3a with the area of the catalyst carrier 1 that has already reached the light-off temperature to the position according to FIG. 3b, the flow distribution over the cross section of the catalyst carrier 1 from the middle section of the Catalyst carrier 1 ( Fig. 3a) to the edge areas of the catalyst carrier 1 ( Fig. 3b) are switched.

Gemäß Fig. 4 ist eine Abwandlung des Abgaskatalysators nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Der mittlere Abschnitt 16 des Katalysatorträgers 1, bzw. der Abschnitt des Katalysatorträgers 1 in Verlängerung der einen Endseite 18 der Umgehungsrohrleitung 19 ist mit einem Katalysatorträger 1 und/oder einem auf dem Katalysatorträger 1 aufgebrachten Katalysatormaterial versehen, der bzw. das für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. Bevorzugt ist der Katalysatorträger 1 in diesem mittleren Abschnitt 16 dünnwandig ausgebildet, so daß er eine niedrige Wärmekapazität hat, damit nach dem Start des Verbrennungsmotors die Anspringtemperatur schnell erreicht wird.According to FIG. 4 is a modification of the exhaust gas catalytic converter according to FIG. 1 and 2.. The middle section 16 of the catalyst carrier 1 , or the section of the catalyst carrier 1 in the extension of the one end side 18 of the bypass pipeline 19, is provided with a catalyst carrier 1 and / or a catalyst material applied to the catalyst carrier 1 , which is suitable for rapid starting the start of the internal combustion engine is designed. The catalyst carrier 1 is preferably thin-walled in this central section 16 , so that it has a low heat capacity, so that the light-off temperature is quickly reached after the start of the internal combustion engine.

Nach Fig. 5 ist eine weitere Abwandlung des Abgaskatalysators dargestellt, bei dem ein zusätzlicher Katalysatorträger 21 dem eigentlichen Katalysatorträger 1 vorgeschaltet ist. Der zusätzliche Katalysatorträger 21 ist stromauf des eigentlichen Katalysatorträgers 1 auf einem mittleren Abschnitt 16 in Verlängerung der einen Endseite 18 der Umgehungsrohrleitung 19 unmittelbar vor dem Katalysatorträger 1 angeordnet. Der Durchmesser d4 des zusätzlichen Katalysatorträgers 1 entspricht in etwa dem Durchmesser d1 der Umgehungsrohrleitung 19. Der zusätzliche Katalysatorträger 21 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge des Zufuhrtrichters 7. Auch der zusätzliche Katalysatorträger 21 ist bevorzugt mit einem Katalysatorträger und/oder einem auf dem Katalysatorträger aufgebrachten Katalysatormaterial versehen, der bzw. das für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. FIG. 5 shows a further modification of the exhaust gas catalyst is shown in which an additional catalyst carrier 21 is connected upstream of the actual catalyst carrier 1. The additional catalyst carrier 21 is arranged upstream of the actual catalyst carrier 1 on a central section 16 in the extension of one end side 18 of the bypass pipeline 19 directly in front of the catalyst carrier 1 . The diameter d4 of the additional catalyst carrier 1 corresponds approximately to the diameter d1 of the bypass pipeline 19 . The additional catalyst carrier 21 preferably extends over the entire length of the feed funnel 7 . The additional catalyst carrier 21 is also preferably provided with a catalyst carrier and / or a catalyst material which is applied to the catalyst carrier and which is designed for rapid starting after the internal combustion engine has started.

Nach Fig. 6 bis 8 sind weitere Abwandlungen des Abgaskatalysa­ tors nach Fig. 1 dargestellt. Den nach Fig. 6 bis 8 dargestellten Abwandlungen ist gemeinsam, daß in der Zufuhrrohrleitung 8 ein zusätzliches Rohr 22 angeordnet ist, das sich bis unmittelbar vor die Eintrittsfläche 23 des Katalysatorträgers 1 erstreckt, wobei die Mittellinie des zusätzlichen Rohres 22 deckungsgleich zur Mittellinie 3 ist. Der Durchmesser d5 des zusätzlichen Rohrs 22 ist derart auf den Durchmesser d1 der Umgehungsrohrleitung 19 abgestimmt, so daß er bevorzugt den gleichen Durchmesser d1 wie die Umgehungsrohrleitung 19 hat. Die Länge des zusätzlichen Rohrs 22 ist derart ausgelegt, daß das zusätzliche Rohr 22 bis kurz vor die Auslaßöffnung des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) reicht, um heißes Abgas direkt nach dem Auslaß aus dem Verbrennungsmotor abzugreifen und dem Katalysator­ träger 1 zuzuführen. Durch das Vorsehen des zusätzlichen Rohres 22 wird eine doppelwandige Gesamtanordnung der Zufuhrrohrleitung 8 erzielt, wobei um das zusätzliche Rohr 22 ein Isolationsmantel ausgebildet wird, der eine schnelle Abkühlung der heißen Abgase verhindert.According to FIG. 6 to 8 show further modifications of the Abgaskatalysa tors according to Fig. 1 are shown. The modifications shown in FIGS . 6 to 8 have in common that an additional pipe 22 is arranged in the feed pipe 8 , which extends to immediately in front of the inlet surface 23 of the catalyst carrier 1 , the center line of the additional pipe 22 being congruent with the center line 3 . The diameter d5 of the additional pipe 22 is matched to the diameter d1 of the bypass pipe 19 such that it preferably has the same diameter d1 as the bypass pipe 19 . The length of the additional pipe 22 is designed such that the additional pipe 22 extends to shortly before the outlet opening of the internal combustion engine (not shown) to tap hot exhaust gas directly after the outlet from the internal combustion engine and to supply the catalyst carrier 1 . By providing the additional pipe 22 , a double-walled overall arrangement of the supply pipeline 8 is achieved, an insulating jacket being formed around the additional pipe 22 , which prevents rapid cooling of the hot exhaust gases.

Weiterhin hat das zusätzliche Rohr 22 bevorzugt eine dünne Wanddicke und damit eine geringe Wärmekapazität, damit in der Warmlaufphase möglichst wenig Wärme aus dem Abgas zum beheizen des zusätzlichen Rohres 22 verloren geht.Furthermore, the additional pipe 22 preferably has a thin wall thickness and thus a low heat capacity, so that as little heat as possible is lost from the exhaust gas for heating the additional pipe 22 in the warm-up phase.

Der in Fig. 7 dargestellte Abgaskatalysator kann mit dem in Fig. 4 dargestellten Katalysatorträger 1 versehen sein.The exhaust gas catalytic converter shown in FIG. 7 can be provided with the catalyst carrier 1 shown in FIG. 4.

Beim in Fig. 8 dargestellten Abgaskatalysator ist ein zusätzlicher Katalysatorträger 21 im zusätzlichen Rohr 22 untergebracht, der bevorzugt nahe zum Verbrennungsmotor angeordnet ist. Auch dieser zusätzliche Katalysatorträger 21 und/oder ein auf dem zusätzlichen Katalysatorträger 21 vorgesehenes Katalysatormaterial kann für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt sein.In the exhaust gas catalytic converter shown in FIG. 8, an additional catalytic converter carrier 21 is accommodated in the additional pipe 22 , which is preferably arranged close to the internal combustion engine. This additional catalyst carrier 21 and / or a catalyst material provided on the additional catalyst carrier 21 can also be designed for a quick start after the start of the internal combustion engine.

Aufgrund der Anordnung des zusätzlichen Rohres 22 in der Zufuhrrohrleitung 8 sind die abgewandelten Abgaskatalysatoren nach Fig. 6 bis 8 besonders für die motorferne Anordnung geeignet.Due to the arrangement of the additional pipe 22 in the feed pipe 8 , the modified catalytic converters according to FIGS . 6 to 8 are particularly suitable for the arrangement away from the engine.

Der Abgaskatalysator nach Fig. 1 und 2 kann mit allen besonderen Merkmalen der unterschiedlichen Abwandlungen der dargestellten Abgaskatalysatoren, wie die Anordnung der Klappe nach Fig. 3a und 3b, die Anordnung eines speziellen Katalysatorträgers 1 im mittleren Abschnitt 16 nach Fig. 4, die Anordnung eines zusätzlichen Rohrs 22 nach Fig. 6 bis 8 die Anordnung eines vorgelagerten zusätzlichen Katalysatorträgers 21 nach Fig. 5 oder Fig. 8 kombiniert ausgebildet werden.The catalytic converter according to FIG. 1 and 2, the arrangement can with all special features of the different modifications of the catalytic converters shown how the arrangement of the flap of Fig. 3a and 3b, the arrangement of a special catalyst carrier 1 in the middle section 16 of FIG. 4, a are formed additional tube 22 of FIG. 6 to 8 the arrangement of an additional upstream catalyst carrier 21 of FIG. 5 or FIG. 8 combined.

Claims (14)

1. Abgaskatalysator für einen Verbrennungsmotor mit einem in einem Gehäuse (4) untergebrachten Katalysatorträger (1), einer stromabseitig mit dem Gehäuse (4) verbundenen Abfuhrrohrleitung (9), einer in der Abfuhrohrleitung (9) vorgesehenen Absperreinrichtung (10) zum Öffnen und Schließen der Abfuhrrohrleitung (9) und einer Umgehungsrohrleitung (19), die stromabseitig zum Katalysatorträger (1) angeordnet ist und vor der Absperreinrichtung (10) aus dem Gehäuse (4) heraus geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Endseite (18) der Umgehungsrohrleitung (19) unter einem vorbestimmten Abstand "a" auf einen mittleren Abschnitt der stromabseitigen Endseite (17) des Katalysatorträgers (1) gerichtet ist.1. Exhaust gas catalytic converter for an internal combustion engine with a catalyst carrier ( 1 ) accommodated in a housing ( 4 ), a discharge pipe ( 9 ) connected downstream to the housing ( 4 ), a shut-off device ( 10 ) provided in the exhaust pipe ( 9 ) for opening and closing the discharge pipeline ( 9 ) and a bypass pipeline ( 19 ) which is arranged downstream of the catalyst carrier ( 1 ) and is led out of the housing ( 4 ) in front of the shut-off device ( 10 ), characterized in that the open end side ( 18 ) of the bypass pipeline ( 19 ) is directed at a predetermined distance "a" to a central portion of the downstream end side ( 17 ) of the catalyst carrier ( 1 ). 2. Abgaskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der Absperreinrichtung (10) die Umgehungsrohrleitung (19) wieder in die Abfuhrrohrleitung (9) mündet.2. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1, characterized in that downstream of the shut-off device ( 10 ), the bypass pipe ( 19 ) opens out again into the discharge pipe ( 9 ). 3. Abgaskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgehungsrohrleitung (19) eine weitere Absperreinrichtung zum Öffnen und Schließen der Umgehungsrohrleitung (19) vorgesehen ist. 3. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1 or 2, characterized in that in the bypass pipe ( 19 ) a further shut-off device for opening and closing the bypass pipe ( 19 ) is provided. 4. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (10) eine Klappe (14) ist, die in offener Stellung für die Abfuhrrohrleitung (9) die andere Endseite (20) der in die Abfuhrrohrleitung (9) einmündenden Umgehungsrohrleitung (19) verschließt, und in geschlossener Stellung für die Abfuhrrohrleitung (9) die andere Endseite (20) der in die Abfuhrrohrleitung (9) einmündenden Umgehungsrohrleitung (19) öffnet.4. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shut-off device ( 10 ) is a flap ( 14 ) which, in the open position for the discharge pipe ( 9 ), the other end side ( 20 ) of the in the discharge pipe ( 9 ) leading-pass pipe (19) closes, and (9) the other end side (20) opens the opening into the discharge pipe (9), bypass piping (19) in the closed position for the discharge pipe. 5. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (1) und/oder ein auf dem Katalysatorträger vorgesehenes Katalysatormaterial im Bereich gegenüberliegend zur offenen Endseite (18) der Umgehungsrohrleitung (19) für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt ist.5. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the catalyst carrier ( 1 ) and / or a catalyst material provided on the catalyst carrier in the region opposite to the open end side ( 18 ) of the bypass pipeline ( 19 ) for a quick start after starting of the internal combustion engine is designed. 6. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (1) im Bereich gegenüberliegend zur offenen Endseite (18) der Umgehungsrohrleitung (19) mit dünnwandigen Zellen versehen ist, um nach dem Start des Verbrennungsmotors schnell die Anspringtemperatur zu erreichen.6. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the catalyst carrier ( 1 ) in the region opposite to the open end side ( 18 ) of the bypass pipe ( 19 ) is provided with thin-walled cells in order to quickly switch on the light-off temperature after the start of the internal combustion engine to reach. 7. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (1) stromaufseitig in Verlängerung der Mittellinie (3) der offenen Endseite (18) der Umgehungsrohrleitung (19) mit einem zusätzlichen Katalysatorträger (21) versehen ist.7. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the catalyst carrier ( 1 ) is provided on the upstream side in extension of the center line ( 3 ) of the open end side ( 18 ) of the bypass pipeline ( 19 ) with an additional catalyst carrier ( 21 ). 8. Abgaskatalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Katalysatorträger (21) und/oder ein auf dem zusätzlichen Katalysatorträger (21) vorgesehenes Katalysatormaterial für ein schnelles Anspringen nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. 8. Exhaust gas catalytic converter according to claim 7, characterized in that the additional catalyst carrier ( 21 ) and / or a catalyst material provided on the additional catalyst carrier ( 21 ) is designed for rapid starting after the start of the internal combustion engine. 9. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufuhrrohrleitung (8) am Gehäuse (4) vorgesehen ist, wobei ein zusätzliches Rohr (22) in der Zufuhrrohrleitung (8) angeordnet ist, das sich bis zur Eintrittsfläche (23) des Katalysatorträgers (1) erstreckt und dessen Mittellinie in Verlängerung der Mittellinie (3) der offenen Endseite (18) der Umgehungsrohrleitung (19) liegt und dessen Durchmesser (d5) auf den Durchmesser (d1) der Umgehungsrohrleitung (19) abgestimmt ist.9. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 8, characterized in that a feed pipe ( 8 ) is provided on the housing ( 4 ), an additional pipe ( 22 ) being arranged in the feed pipe ( 8 ), which extends up to the inlet surface ( 23 ) of the catalyst carrier ( 1 ) and whose center line lies in the extension of the center line ( 3 ) of the open end side ( 18 ) of the bypass pipeline ( 19 ) and whose diameter (d5) is matched to the diameter (d1) of the bypass pipeline ( 19 ). 10. Abgaskatalysator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Rohr (22) eine dünne Wanddicke und damit eine geringe Wärmekapazität aufweist.10. Catalytic converter according to claim 9, characterized in that the additional tube ( 22 ) has a thin wall thickness and thus a low heat capacity. 11. Abgaskatalysator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zusätzliche Rohr (22) bis in die Nachbarschaft einer Auslaßöffnung des Verbrennungsmotors erstreckt und, daß der Durchmesser (d5) des zusätzlichen Rohres (22) dem Durchmesser (d1) der Umgehungsrohrleitung (19) entspricht.11. The catalytic converter according to claim 9 or 10, characterized in that the additional pipe ( 22 ) extends into the vicinity of an outlet opening of the internal combustion engine and that the diameter (d5) of the additional pipe ( 22 ) is the diameter (d1) of the bypass pipeline ( 19 ) corresponds. 12. Abgaskatalysator nach Anspruch 7 oder 8 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Katalysatorträger (21) im zusätzlichen Rohr (22) bevorzugt nahe zum Verbrennungsmotor untergebracht ist.12. Exhaust gas catalyst according to claim 7 or 8 and one of claims 9 to 11, characterized in that the additional catalyst carrier ( 21 ) in the additional tube ( 22 ) is preferably housed close to the internal combustion engine. 13. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufuhrrohrleitung (8) am Gehäuse (4) vorgesehen ist, wobei die Zufuhrrohrleitung (8) mit einer Wärmeisolation versehen ist.13. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 12, characterized in that a feed pipe ( 8 ) is provided on the housing ( 4 ), the feed pipe ( 8 ) being provided with thermal insulation. 14. Verfahren zum Betreiben des Abgaskatalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (10) in der Warmlaufphase bis zum Erreichen der Anspringtemperatur des mittleren Abschnitts (16) des Katalysatorträgers (1) geschlossen bleibt und dann in Abhängigkeit des sich vom mittleren Abschnitt (16) zu den Randbereichen des Katalysatorträgers (1) weiter aufheizenden Katalysatorträgers (1) und/oder in Abhängigkeit der Last des Verbrennungsmotors kontinuierlich geöffnet wird, bis die Absperreinrichtung (10) bei Vollast oder bei Erreichen der Anspringtemperatur im gesamten Katalysatorträger (1) vollständig geöffnet ist.14. A method of operating the exhaust gas catalytic converter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the shut-off device ( 10 ) remains closed in the warm-up phase until the light-off temperature of the central section ( 16 ) of the catalyst carrier ( 1 ) is reached and then as a function of itself from the central section ( 16 ) to the edge areas of the catalyst carrier ( 1 ), which further heats up the catalyst carrier ( 1 ) and / or depending on the load of the internal combustion engine, is opened continuously until the shut-off device ( 10 ) at full load or when the light-off temperature is reached in the entire catalyst carrier ( 1 ) is fully open.
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